Díky neandrtálcům máme lepší imunitu. Nechali nám geny zvyšující odolnost vůči virům

- Člověk autor: Jan Toman

Ještě před pár lety by šlo o prvotřídní senzaci, dnes už je to ale ohraná písnička – značná část genetické informace moderních lidí pochází od neandrtálců. Větší otázkou zůstává, jaké geny nám naši evoluční "bratranci" zanechali. Nejnovější výzkum přitom ukazuje, že úseky lidské DNA, jejichž původ můžeme vystopovat k neandrtálcům, nápadně často reagují s viry nebo narušují jejich specifické funkce. Mohly za mezidruhovou mesaliancí z doby kamenné stát nákazy smrtících patogenů?

Rekonstrukce rodiny neandrtálců

Rekonstrukce rodiny neandrtálců,zdroj: Jahyuna Koo

Pokud by úseky DNA zděděné po neandrtálcích měly na naši zdatnost nulový či dokonce záporný vliv, brzy by vymizely. Geny, které se zachovaly, tudíž musely být moderním lidem ku prospěchu.

Objev, že se naši předkové křížili s neandrtálci, respektive že podstatná část genetické informace moderních lidí pochází od této postranní větve lidského rodu, patří mezi největší antropologická odhalení počátku 21. století. Nejedná se přitom o pouhých pár genů. Podle nejnovějších výzkumů mají neandrtálský původ dvě až tři procenta genomu obyvatel Evropy a Asie.

Neméně vzrušující objevy naznačily, že se člověk s neandrtálci křížil hned několikrát. Přinejmenším jednou se lidský genom prolnul s neandrtálským hned po expanzi moderních lidí z Afriky. Podobná událost se potom opakovala několikrát nezávisle na sobě po rozdělení migrujících lidí na evropskou a východoasijskou větev.

Aby toho nebylo málo, během své cesty na východ se moderní člověk stihl promísit i s tajemnou evoluční linií denisovanů. Podle výpočtů mohly v této době úseky genetické informace nabrané od jiných druhů rodu Homo tvořit u našich předků i více než desetinu genomu.

Řada genů moderních lidí samozřejmě podnikla opačnou cestu a začlenila se do genomů neandrtálců, denisovanů a dalších pravěkých lidí. Dnešních dní se tyto postranní větve lidského rodu nedožily, a tak se při výzkumu genového toku mezi našimi předky musíme zaměřit hlavně na náš vlastní genom.

Těžké začátky nových kříženců

Neandrtálci, denisované ani jiné evoluční linie pravěkých lidí, které mohli moderní lidé na své cestě z Afriky potkat, nepatřily k druhu Homo sapiens. Podle všech dokladů se jednalo přinejlepším o naše "bratrance", potomky dávno oddělených druhů rodu Homo.

Zatímco se nejranější skupiny dnes žijících moderních lidí, Sanové z jižní Afriky, odštěpily zhruba před sto až dvě stě tisíci let, společný předek nás a neandrtálců byl dvakrát či dokonce třikrát starší. Třebaže tedy moderní lidé dokázali s neandrtálci vyprodukovat životaschopné potomstvo, pravděpodobně jej provázely všechny neduhy mezidruhových kříženců vyplývající z anatomických i genetických odlišností.

Varianty genů, které na převažujícím genetickém pozadí neladily a snižovaly životaschopnost svých nositelů, vymizely. Úseky neandrtálské DNA tak v genomu moderních lidí pomalu degradovaly. Jistá část neandrtálské genetické informace, ona dvě až tři procenta dnešního genomu Evropanů a Asiatů, se ovšem zachovala a v další evoluci dokonce aktivně rozvíjela.

O jaké geny se jedná? Už dřívější výzkumy naznačily, že by mohly souviset například s metabolismem nebo imunitou a potažmo některými imunitními chorobami. Výsledky studie publikované v nedávném čísle vědeckého časopisu Cell ovšem tyto dohady posouvají na úplně novou úroveň.

Přenos boje proti patogenům

Výzkumníci nejprve analyzovali přečtené genomy Evropanů a obyvatel Asie. Vytipovali při tom úseky DNA, které mají s velkou pravděpodobností neandrtálský původ. Odhalit je můžeme díky tomu, že biologové již dříve s použitím dobře zachovaných kosterních pozůstatků a specializovaných metod zmapovali neandrtálský genom.

Dále se autoři studie zaměřili na dlouhé, v populaci běžné a vzájemně se doplňující úseky neandrtálského původu, které se po křížení obou druhů u moderních lidí s velkou pravděpodobností rychle rozšířily pod vlivem přirozeného výběru. Jinými slovy na úseky, které svým nositelům s velkou pravděpodobností přinášely evoluční výhodu.

Ze všech dlouhých a často zastoupených úseků DNA neandrtálského původu byla pod podobným tlakem u moderních lidí možná až třetina. Celkově zahrnují stovky genů.

Zajímavější otázkou je, jaké bílkoviny kódují tyto geny. Molekulárně-biologické a statistické analýzy ukázaly, že jsou mezi nimi výrazně častěji zastoupené bílkoviny aktivně interagující s virálními elementy. Tyto bílkoviny měly prokazatelně vyšší zastoupení v delších a běžnějších neandrtálských úsecích. S délkou a běžností úseků neandrtálského původu se jejich zastoupení navíc zvyšovalo.

To vše značí, že jednou z velkých výhod mezidruhového křížení byl přenos specifických metod boje proti patogenům. Pokud můžeme něco vyčíst z neandrtálského genomu, zdá se, že podobný vztah platil i naopak. V delších sekvencích, které se do genomu neandrtálců dostaly od moderních lidí, jsou rovněž častěji zastoupené bílkoviny reagující na virální elementy.

Neznámé pravěké epidemie

V posledním kroku se badatelé zaměřili na otázku, jaké viry mohly fixaci genů neandrtálského původu v genomu našich předků způsobit. Jak v Evropě, tak v Asii běžně reagovaly bílkovinné elementy přepisované podle neandrtálských genů na DNA i RNA viry.

U Evropanů však mají o něco větší zastoupení elementy reagující s RNA viry. Částečným vysvětlením této zvláštnosti by mohl být fakt, že RNA viry častěji přeskakují z druhu na druh. Stačí ostatně vzpomenout na nejrůznější druhy chřipek, nebo virus HIV blízce příbuzný šimpanzím SIV virům. Není však jasné, proč se tato patrnost projevila jen v Evropě.

Z konkrétních patogenů reagují produkty původně neandrtálských genů v lidském genomu nejintenzivněji s virem HIV ze skupiny lentivirů, chřipkovým virem A ze skupiny ortomyxovirů a žloutenkou C ze skupiny flavivirů. Mimo jiné znesnadňují uchycení těchto virů na buňky či replikaci virového genomu.

Bylo by ale naivní předpokládat, že ve fixaci původně neandrtálských genů hrály roli právě tyto viry. Třeba takový virus HIV ještě ve starší době kamenné ani neexistoval. Jednak nelze vyloučit, že celé spojení představuje metodologický artefakt – například důsledek toho, že organismus využívá bílkoviny interagující s výše uvedenými geny i pro jiné důležité funkce. Nejpravděpodobnější ale je, že fixaci neandrtálských genů hnaly epidemie nám dosud neznámých pravěkých lentivirů, ortomyxovirů a flavivirů.

Uvedené výsledky skoro svádí k různým spekulacím o pravěké epidemiologii. S jistotou ovšem můžeme říci jen tolik, že přeskoky patogenů mezi neandrtálci a moderními lidmi nebyly výjimkou a naše předky vážně ohrožovaly. Na otázky, jaké viry pravěké lidi trápily nebo jak moc se průběh epidemií ve starší době kamenné lišil od dneška, ale přinese odpovědi až budoucí výzkum.

Zdroj: Enard D & Petrov DA (2018): Evidence that RNA Viruses Drove Adaptive Introgression between Neanderthals and Modern Humans. Cell, 175.

Tagy: neandrtálci paleoantropologie věda a poznání